チュートリアル

Gromacs
溶媒和自由エネルギー（エネルギー表示法）
V11.3.0
2022年10月11日

株式会社クロスアビリティ

Copyright 2008-2023 X-Ability Co., Ltd.

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本書について•本書はWinmostar V11の使用例を示すチュートリアルです。

•初めてWinmostar V11をお使いになる方はビギナーズマニュアルを参照してください。

•各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

•本書の内容の実習を希望される方は、講習会を受講ください。
– Winmostar導入講習会：基礎編チュートリアルの操作方法のみ紹介します。

– Winmostar基礎講習会：理論的な背景、結果の解釈の解説、基礎編チュートリアルの操作方法、基礎編以外のチュートリアルの一部の操作方法を紹介します。
– 個別講習会：ご希望に応じて講習内容を自由にカスタマイズして頂けます。
•本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。

•本書の著作権は株式会社クロスアビリティが有します。株式会社クロスアビリティの許諾な
く、いかなる形態での内容のコピー、複製を禁じます。
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概要
•

エタノールの水への溶媒和自由エネルギーをエネルギー表示（ER）法を用いて計算します。溶質＋溶媒、溶媒のみ、溶質のみ、それぞれのMD計算を実施した後、エネルギー分布関数と自由エネルギーを計算します。
溶液のMD（溶媒＋溶質）

溶媒和自由エネルギー-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10-50510e (kal/mol)

溶媒のMD

エネルギー分布関数
  Dm

溶質のMD
注意点：

-20-1001020

 (kcal/m ol)•

分子の種類、初期密度に応じて平衡化に必要なステップ数は変化します。

•“本計算”のステップ数が大きいほど、再現性が良く、信頼性の高い結果を取得することができます。座標の出力頻度、数も結果に影響します。

•

力場の種類、相互作用の計算条件、系のサイズも計算結果に大きく影響を与えます。

•ER法の計算では擬似乱数を使うため、その分だけ結果が都度変化します。
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動作環境設定•

本機能を用いるためには、Cygwinのセットアップが必要です。

•

https://winmostar.com/jp/installation/インストール方法のCygwinの設定手順に従いセットアップします。

こちら•

デフォルトではC:¥直下にインストールされますが、Winmostarの環境設定のプログラムパス｜Cygwinを変更することで任意の場所にインストール可能です。

こちら
こちら
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Winmostar V11の動作モード
V11にはプロジェクトモードとファイルモードの2つの動作モードが用意されています。
本書ではプロジェクトモードでの操作方法を解説します。
ファイルモードの操作方法はV10のチュートリアルを参照してください。

プロジェクトモード V11新機能
ユーザは個々のファイルを意識することなくジョブを管理できます。
基本的にこのモードを推奨します。
ファイルモード
ユーザは個々のファイルを明示的に作成、管理します。操作方法はV10以前と一緒です。

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I. 系のモデリング（溶液系）
基本的な操作方法はGromacs基礎編チュートリアルを参照してください。
1. ファイル｜新規プロジェクトをクリックし、プロジェクト名に「etohaq_er」と入力して保存をクリックします。
2. フラグメントで「-CH3」を選択しReplaceを2回クリックしエタンを作成します。
3. フラグメントで「-OH」を選択しReplaceを1回クリックしエタノールを作成します。
4.

自動で電荷を割り当てをクリックしOKをクリックします。

5.

ファイルをエクスポートをクリックし「etoh_am1bcc.mol2」として保存します。

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I. 系のモデリング（溶液系）
1.

溶媒を配置/セルを構築をクリックします。

2. Add Displayed Moleculeをクリックし「1」と入力しOKをクリックします。
3. Add Waterをクリックし「500」と入力しOKをクリックします。
4. Set Densityに「0.9」と入力しBuildをクリックします。

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II. 計算の実行（溶液系）
1. ソルバからGromacsを選択し、(ワークフロー設定)を開きます。

2. OKをクリックし、「力場が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。
3. # of jobsの＋を1回クリックします。
4. 4 th jobのSimulation timeを「100」に変更します。
5. 適宜Simulation time, Temperature, Pressureを変更します。（本書では変更不要）
6. 計算精 度を 落 として 計算 を 早く終 了させ たい場 合は 1st job か ら3rd job まです べて のPrecisionを「Low」に変更します。

7. 4 th jobのDetailsをクリックし、以下のように変更したらOKをクリックします。
– Outputタブのnstxout-compressedを「10」に変更
8. OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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III.系のモデリング（溶媒系）
1.

溶媒を配置/セルを構築をクリックします。

2. Add Waterをクリックし「500」と入力しOKをクリックします。
3. Set Densityに「0.9」と入力しBuildをクリックします。

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IV.計算の実行（溶媒系）
1.

(ワークフロー設定)を開きます。

2. 「継続ジョブを実行しますか？」と表示されたらいいえをクリックします。
3. OKをクリックし、「力場が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。
4. 4 th jobのSimulation timeを「50」に変更します。「…続行しますか？」と表示されたらはいをクリックします。
5. 適宜Simulation time, Temperature, Pressureを変更します。（本書では変更不要）
6. 計算精 度を 落 として 計算 を 早く終 了させ たい場 合は 1st job か ら3rd job まです べて のPrecisionを「Low」に変更します。
7. 4 th jobのDetailsをクリックし、以下のように変更したらOKをクリックします。
– Outputタブのnstxout-compressedを「100」に変更
8. OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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V. 系のモデリング（溶質系）
1.

ファイルをインポートをクリックしP. 6で保存したetoh_am1bcc.mol2を開きます。

2. ファイルをインポートダイアログで破棄して読み込みをクリックします。

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VI.計算の実行（溶質系）
1.

(ワークフロー設定)を開きます。

2. 「継続ジョブを実行しますか？」と表示されたらいいえをクリックします。
3. 「分子とセル境界の間の距離を入力」と表示されたらOKをクリックします。
4. 力場を割り当てウィンドウでOKをクリックし、「力場が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。
5. Presetを「Isolated system NVT Equilibration」に変更します。
6. # of jobsの＋を1回クリックします。

7. 3 rd jobのSimulation timeを「25000」、Initial velocityを「From parent」に変更します。
8. 適宜Simulation time, Temperature, Pressureを変更します。（本書では変更不要）
9. 3rd jobのDetailsをクリックし、以下のように変更したらOKをクリックします。
– Outputタブのnstenergyを「10000」、nstxout-compressedを「100」に変更
10.OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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VII.結果解析
1. 全ての計算が終了後、MD｜Gromacs｜ER法実行をクリックします。
2. メインウィンドウに戻りファイル｜プロジェクト｜エクスプローラで表示をクリックします。
3. エクスプローラでwork4_GMX_NPTフォルダを見つけたらSetup Energy Representation
MethodウィンドウのSummaryの欄にドラッグアンドドロップします。

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VII.結果解析
1. 同様にSolventタブを開きwork8_GMX_NPTフォルダを、Soluteを開きwork11_GMX_NVTフォルダをドラッグアンドドロップします。
2. Startをクリックし、新しいフォルダーを作成し（本書では仮にetohaq_eq.wmpjdataの下にertestというフォルダを作成）OKをクリックします。コンソールウィンドウが立ち上がり、ERmodの処理がしばらく流れます。

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VII.結果解析
1. ERmodの処理が終了しコンソールウィンドウが閉じた後、MD | Gromacs | ER法結果読み込
みをクリックします。P. 14で計算を実行したフォルダ（本書ではertest）を選択しOKをクリックすると、相互作用エネルギー分布のグラフと算出された溶媒和自由エネルギー（Solvation Free Energy）が表示されます。

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最後に•

各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

ユーザマニュアル

Winmostar 講習会の風景•

本書の内容の実習を希望される方は、基礎編チュートリアルについてはWinmostar基礎講習会へご登録、基礎編以外のチュートリアルについては個別講習会のご依頼をご検討ください。

•

本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•

よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。
以上
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